Nur wenige Materialien können dem hohen Druck, den extremen Temperaturen, den aggressiven Chemikalien und der rauen Handhabung der Ausrüstung in der Öl- und Gasindustrie standhalten. Drake Plastics ist auf hochleistungsfähige technische Kunststoffe spezialisiert, die diesen Anforderungen gerecht werden. Sie alle haben sich in der Praxis bewährt, um Ausfallzeiten zu reduzieren, die Lebensdauer zu verlängern und die Zuverlässigkeit unter den anspruchsvollsten Bedingungen im Öl- und Gasgeschäft zu verbessern.
Das vielseitige Materialportfolio von Drake umfasst eine Reihe von Victrex® und KetaSpire® PEEK, Hochtemperatur-PEEK XT, Victrex HT PEK, Torlon PAI, Ryton® R-4 PPS, Ultem™ PEI und AvaSpire® PAEK Typen. Wir verarbeiten diese außergewöhnlichen Materialien zu extrudierten, maschinell bearbeiteten Halbzeugen, präzisen CNC-gefertigten Teilen und spritzgegossenen Teilen und Komponenten, die in Explorations-, Erkundungs-, Bohr-, Workover- und Produktionsausrüstungen sowie in Pumpen, Ventilen und Kompressorkomponenten für den Mid-Stream-Einsatz verwendet werden.
Jeder dieser Hochleistungsthermoplaste bietet einzigartige Kombinationen aus struktureller Steifigkeit bei hohen Temperaturen, Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturextremen, elektrischen und thermischen Isolationseigenschaften und Beständigkeit gegen Reibungsverschleiß, Korrosion und chemische Angriffe. Die verschiedenen Eigenschaftskombinationen, die in diesem Materialportfolio verfügbar sind, bieten Ingenieuren solide Optionen für eine zuverlässige Leistung, die auf die Betriebsumgebung der jeweiligen Anwendung abgestimmt ist.
Als schmelzverarbeitbare Thermoplaste lassen sich die Hochleistungswerkstoffe von Drake im Spritzgussverfahren spritzgiessen und zu bearbeitbaren Halbzeugen extrudieren. Diese Vielseitigkeit in der Produktion ermöglicht praktisch unbegrenzte Konfigurationen von spritzgegossenen und spanend bearbeiteten Teilen für Öl- und Gasanwendungen.
Öl- und Gasanwendungen in Hochleistungsmaterialien von Drake
In mehr als drei Jahrzehnten der Zusammenarbeit mit Ingenieuren bei der Entwicklung und Herstellung von Komponenten für Explorations-, Mess-, Bohr-, Aufwältigungs-, Förder- und Verteilungsanlagen hat das Anwendungsentwicklungsteam von Drake eine beeindruckende Liste von Erfolgen wie den folgenden vorzuweisen:
- ESP-Anschlüsse und Isolatoren aus PEEK, glasfaserverstärktem PEEK, Hochtemperatur-PEEK XT und Victrex HT PEK bieten die elektrische Hochspannungsisolierung, die in den anspruchsvollen Umgebungen, in denen elektrische Tauchpumpen arbeiten müssen, erforderlich ist. Drake bietet porositätsfreie Steckverbinder mit umspritzten oder eingepressten Stiften und Einsätzen aus Berylliumkupfer.
- Frac-Kugeln: Torlon PAI setzt bei den für Drake’s Frac- und Aktivierungskugeln verfügbaren Werkstoffen neue Maßstäbe in Sachen Leistungsfähigkeit. Im Vergleich zu anderen thermoplastischen Materialien bieten sie eine beeindruckende Kriechfestigkeit, Druckfestigkeit und Zähigkeit.
- Frac-Kugeln für extreme Beanspruchung: Für höchste Festigkeit und Zuverlässigkeit bietet Drake Cannonball®-Frac-Kugeln aus Verbundwerkstoff an. Sie sind aus einem ultrahochfesten Verbundwerkstoff gefertigt, der einem Druck von bis zu 10 KSI bei einer Sitzüberdeckung von nur 2% standhält und 60-Zonen-Systeme ermöglicht. Cannonball Frac Balls werden mit einer präzisen Toleranz von +/- 0,0015″ (0,038 mm) bearbeitet, von Kugel zu Kugel und von Charge zu Charge.
- Spezialkugeln für Fracking und Aktivierung: Drake bietet darüber hinaus weitere Hochleistungsthermoplaste wie KetaSpire und Victrex PEEK, Ultem PEI oder lösliches PGA als bearbeitete Kugeln an, um spezifischen Betriebsbedingungen und Anforderungen im Bohrloch gerecht zu werden.
- Dichtungen und Stützringe, die aus 30 % glas- und Kohlefasern verstärktem PEEK gefertigt sind, verfügen über die erforderliche Festigkeit, um ein Herausdrücken der Elastomere unter Druck zu verhindern.
- Isolatoren und Gehäuse für Bohrlochmessgeräte aus glasfaserverstärktem KetaSpire KT820 GF30 PEEK bieten die Festigkeit, Formstabilität sowie die Temperatur-, elektrische und chemische Beständigkeit, die für moderne Bohrlochmessgeräte erforderlich sind.
- Die Steckverbindergehäuse basieren auf PEEK, Victrex HT PEK und Hochtemperatur-PEEK, um leitfähige Stifte zu isolieren und in elektrischen Anwendungen, einschließlich solcher in Unterwassergeräten, zuverlässig zu funktionieren.
- Die von Drake speziell angefertigten Saugrutenführungen und Blazer sind für spezielle Probleme im Feld oder in Bohrlöchern wie chemische Angriffe, kurze Lebensdauer oder Abnutzung des Gehäuses geeignet. Das Material wird nach den spezifischen Anforderungen des Brunnens oder des Feldes ausgewählt. Kontaktieren Sie Drake für weitere Informationen.
- HTHP-Zementklappen aus zu 30 % glasfaserverstärktem Torlon 5030 PAI verfügen über die Festigkeit von Aluminium, lassen sich jedoch problemlos bohren.
- Ventilkolben und Aufzugsknöpfe für Kolbenkompressoren zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit aus, die sie dem kohlenstoffverstärkten PEEK verdanken.
- Laternenringe und Bohrlochisolatoren aus 40% glasfaserverstärktem Ryton R-4 haben die für eine langfristige Leistung erforderliche Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit und Festigkeit.
- Aktivierungssitze: Torlon 4203-Kugelsitze ermöglichen den Einsatz, die Aktivierung und das Zurückziehen von Vorrichtungen wie Bohrlochvergrößerungswerkzeugen an einem einzigen Kugelsitz. Der Sitz gibt ausreichend nach, damit eine Kugel das Werkzeug aktivieren kann, bevor sie den Sitz durchquert, ohne dass der Sitz reißt oder dauerhaft verformt wird. Dadurch ist er für nachfolgende Stimulationen mit sehr ähnlichem Druck wie bei früheren Aktivierungen bereit.
PEEK: Solide physikalische Eigenschaften, außergewöhnliche Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit
Die vielseitigen Hochleistungspolymere von Drake bieten unterschiedliche Kombinationen von Eigenschaften, die sich hervorragend für die Einsatzbedingungen und Leistungsanforderungen einer Vielzahl von Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie eignen.
Während Torlon PAI im Vergleich zu allen anderen schmelzverarbeitbaren Thermoplasten eine einzigartig hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen bietet, zeichnet sich PEEK durch eine solide Ausgewogenheit der allgemeinen physikalischen Eigenschaften sowie eine Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit aus, die die Fähigkeiten der meisten Polymere übertrifft. Mehrere PEEK-Formulierungen mit unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen wurden von Victrex plc unter der Marke Victrex® PEEK und von Solvay unter der Marke KetaSpire® entwickelt. PEEK Markenname. Ungefüllte, hochfeste und verschleißfeste Typen sind bei Drake in der größten Auswahl an Mil-P-konformen extrudierten Halbzeugen (derzeit bis zu 10″ Stab) sowie spritzgegossenen und präzisionsbearbeiteten Teilen erhältlich.
Typische PEEK-Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie ähneln denen von Torlon PAI und umfassen Dichtungen, Ventilsitze, Gehäuse für elektrische Geräte bei der Ölförderung. Unter den verschiedenen PEEK-Typen befinden sich Formulierungen mit erhöhter Festigkeit und verbesserten Lager- und Verschleißeigenschaften in Verbindung mit der dem Hochleistungsthermoplast innewohnenden Beständigkeit gegen Chemikalien und Hydrolyse. Die wachsende Liste von Anwendungen in schwierigen Betriebsumgebungen bestätigt die Zuverlässigkeit und Anerkennung, die PEEK in all seinen vielseitigen Formen in der Öl- und Gasindustrie erworben hat.
PEEK-Konformität: NORSOK M-710 und ISO 23936
Die Normen NORSOK M-710 UND ISO 23936 wurden für die weltweite Öl- und Gasindustrie entwickelt, um sicherzustellen, dass die nichtmetallischen Werkstoffe, die als starre Stützringe für Elastomerdichtungen verwendet werden, ihre physikalischen Eigenschaften und ihre Dichtungsfunktion während der vorgesehenen Lebensdauer dieser kritischen Komponenten zuverlässig beibehalten.
Solvay und Victrex PLC liefern die PEEK Kunststoffe, die in den Drake PEEK Halbzeugen verwendet werden, aus denen die Dichtungsstützringe hergestellt werden. Victrex® PEEK-Typen, einschließlich PEEK 450G, und die KetaSpire® PEEK-Formulierungen von Solvay, einschließlich KetaSpire KT-820 NT und das mit 30% Kohlefasern verstärkte KetaSpire KT-820 CF30, sind nach NORSOK M-710 und ISO 23936 für den Einsatz im Bohrloch bei Sauergas und Dampf qualifiziert.
Beibehaltung der Festigkeit bis 300°F (150°C)
Mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von ca. 150°C (302°F) erfüllt PEEK mit seiner Festigkeit bei extremen Temperaturen die Leistungsanforderungen für viele Anwendungen in der Bohrtechnik. Darüber hinaus zeigt die Schmelztemperatur von 340°C (644°F), dass PEEK je nach Anwendungsvariablen, wie z.B. dem Grad der physischen Belastung, eine Leistung oberhalb seiner Tg erbringen kann.
Mit Glas- und Kohlefasern verstärkte PEEK-Typen erhöhen die strukturelle Festigkeit des Ultrahochleistungsthermoplasts für Komponenten von Öl- und Gasanlagen. Drake bietet halbfertige Werkzeuge und spanend bearbeitete und spritzgegossene Teile in mehreren dieser höherfesten Varianten an. Dazu gehören Victrex 450 CA30 und KetaSpire KT 820 CF30 von Solvay mit 30 % Kohlefasern sowie KetaSpire KT 820 GF30 mit 30 % Glasfasern.
Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit für langfristige Verlässlichkeit
Die überragende Beständigkeit gegen Zersetzung durch aggressive Chemikalien steht ganz oben auf der Liste der Vorteile von PEEK für Bauteile, die in der Holzgewinnung, bei Bohrarbeiten sowie in Förder- und Transportanlagen zum Einsatz kommen.
PEEK zeichnet sich zudem durch eine hervorragende Beständigkeit gegenüber langfristiger Einwirkung feuchter Umgebungen aus, einschließlich heißem Wasser und Dampf – ein entscheidender Faktor für viele Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie.
Bei Offshore-Bohrungen ist die ständige Einwirkung von Salzwasser ein weiterer schädlicher Faktor in einer ohnehin schon korrosiven Bohrumgebung. Holzfäller- und Bohrausrüstung kann sich auch über große Entfernungen und unter Wasser erstrecken, was Reparaturen und Ersatz zu einem großen Problem macht. Dank seiner Beständigkeit gegen Hydrolyse und chemische Einflüsse hat sich PEEK als bevorzugtes Material für äußerst zuverlässige Bauteile in Anlagen erwiesen, die in dieser anspruchsvollen Umgebung zum Einsatz kommen.
Außergewöhnliche Verschleißfestigkeit bei dynamisch tragenden und reibenden Anwendungen
Als teilkristallines Polymer ist PEEK von Natur aus widerstandsfähig gegen abrasiven Verschleiß. Dies hat zu zahlreichen Spezifikationen für das Ultra-Hochleistungspolymer in Lagern, Buchsen, Anlaufscheiben und Gleitkomponenten geführt.
Eine PEEK-Formulierung mit PTFE, Graphit und Kohlefasern übertrifft die Leistungsfähigkeit der Standardausführung und bietet eine verbesserte Verschleißfestigkeit für Komponenten von Öl- und Gasausrüstungen, die höheren Reibungs- und Belastungswerten standhalten müssen. Victrex 450 FC30 mit der Bezeichnung „10-10-10“. PEEK: Drake fertigt aus diesem thermoplastischen Kunststoff in Lager- und Verschleißqualität halbzeuge sowie spanend bearbeitete und spritzgegossene Teile für Anwendungen, die einer höheren dynamischen Belastung ausgesetzt sind.
Hochtemperatur-PEEK XT erweitert den Anwendungsbereich
Das kürzlich in das Produktportfolio von Drake aufgenommene Hochtemperatur-PEEK XT ergänzt die chemische und Hydrolysebeständigkeit von Standard-PEEK um verbesserte thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften. Diese neue Entwicklung des Kunststoffs von Solvay erweitert den Anwendungsbereich von PEEK auf Komponenten, die höheren Temperaturen ausgesetzt sind, als dies bei Standardtypen der Fall ist.
Solvay bietet unter der Marke KetaSpire® PEEK XT eine Reihe von schmelzverarbeitbaren ungefüllten und faserverstärkten Typen seines Hochtemperatur-PEEK an. Es weist eine Glasübergangstemperatur von 338° F (170° C) auf, was 36° F (20°C) höher ist als bei Standard-PEEK. Die mit Glasfasern und Kohlefasern verstärkten Hochtemperatur-PEEK-Typen bieten im Vergleich zu den unverstärkten Hochtemperatur-PEEK-Typen ein höheres Maß an struktureller Festigkeit, von der Steckverbinder und andere Öl- und Gasanwendungen profitieren können.
Drake bietet spritzgegossene Teile an und kann extrudierte Stangen, Platten und spanend bearbeitete Teile aus dem ungefüllten KetaSpire® PEEK XT-920 NT sowie aus den faserverstärkten Grades liefern.
Torlon® PAI: Unerreichte Festigkeit für Komponenten von Öl- und Gasanlagen
Maximale Festigkeit bei Temperaturextremen für strukturelle Integrität
Bei einer Temperatur von 204 °C (400 °F) weist Torlon® PAI eine weitaus höhere Festigkeit auf als andere schmelzverarbeitbare technische Thermoplaste bei Raumtemperatur. Tatsächlich beginnt dieses Hochleistungspolymer erst bei 276°C (530°F), seiner Glasübergangstemperatur (Tg), weich zu werden. Selbst nach ständiger Einwirkung hoher Temperaturen behält es noch die nötige Festigkeit, um viele Anwendungen zuverlässig zu bedienen.
Torlon PAI zeichnet sich zudem durch eine bemerkenswerte Schlagfestigkeit bei kryogenen Temperaturen aus, was seine Vorteile für Anwendungen unterstreicht, die bei Explorations-, Bohr-, Mess- und Aufwältigungsarbeiten extremen Belastungen ausgesetzt sind.
Mit Glas- und Kohlefasern verstärkte Torlon PAI-Formulierungen erhöhen die inhärent hohe Festigkeit des ungefüllten PAI-Typs und sind ideal für Anwendungen, die stärkeren physikalischen Belastungen ausgesetzt sind. Bei der Fertigstellung von Bohrlöchern wird beispielsweise das zu 30 % glasverstärkte Torlon 5030 PAI für starre, robuste, bohrbare Zementklappen verwendet.
Drake hat zudem das Produkt „Torlon PAI Seamless Tube®“ in einer Vielzahl von Außen- und Innendurchmesser-Kombinationen entwickelt. Diese einzigartige, nahtlose, maschinell bearbeitbare Form ohne Schweiß- oder Stricklinien hat eine extrem hohe Ringfestigkeit unter Druck an den Innen- oder Außenwänden. Durch die Röhren-Konfiguration entfallen auch der Zeit- und Kostenaufwand für das Entkernen von Stäben zur Herstellung von röhrenförmigen und runden Teilen.
Korrosionsbeständigkeit für Ventile, Pumpen und andere Anwendungen im Bohrloch
Dimensionsstabilität und Isolationseigenschaften für elektrische Gerätekomponenten
Torlon PAI Lager- und Verschleißtypen für eine lange Lebensdauer bei dynamischer Belastung
Hochfestes Ryton® R-4 PPS (Polyphenylensulfid) mit 40 % Glasfasern erfüllt zahlreiche Spezifikationen für Öl- und Gasausrüstung und ist ein extrem steifer Thermoplast, der seine strukturelle Festigkeit bei Temperaturen von über 400 °F (204 °C) beibehält. Das vielseitige Material enthält auch keine bekannten Lösungsmittel unter 392°F (200°C).
Die inhärenten dielektrischen Eigenschaften von Ryton PPS gehören ebenfalls zu den besten im Bereich der Ultra-Hochleistungspolymere. Dies ist ein Grund für die Auswahl des Materials für Steckverbinder und Isolatoren, die in Öl- und Gasmess- und Bohrausrüstungen verwendet werden.
Die Drake’s Ryton R-4 PPS-halbzeuge sowie die spanend bearbeiteten und spritzgegossenen Teile bieten strukturell robuste und formstabile Führungsvorrichtungen für Bohrgestänge sowie Komponenten für Zentrifugal- und Förderpumpen, die heißen, aggressiven Chemikalien ausgesetzt sind. Seine elektrischen und thermischen Isolationseigenschaften machen Ryton R-4 PPS auch zu einer häufigen Wahl für elektrische Anschlüsse und Isolatoren.
Um die Nachfrage der Kunden nach diesem vielseitigen Material für spanend bearbeitete Teile zu befriedigen, entwickelte das FE-Team von Drake die Technologie zur Extrusion von Ryton R-4 PPS mit gleichbleibend hoher Qualität in einer ganzen Reihe von Abmessungen für Stäbe und Platten. Kunststoffe werden mit jeder Lieferung von Drakes Ryton R-4 PPS Formen und Teilen geliefert, die jetzt für zahlreiche Produktions- und Prototypanforderungen verwendet werden.
PEK, PEKK und PEKEKK: Optionen für Hochtemperatur-Polyketone
Drake Plastics bietet auch extrudierte Halbzeuge auf Kundenwunsch sowie spritzgegossene Teile aus hochtemperaturbeständigen Polyetherketon-Polymeren mit den Bezeichnungen PEK, PEKK und PEKEKK an. Beide weisen thermische Eigenschaften auf, die mit denen von Hochtemperatur-PEEK XT vergleichbar sind. Das 2:1-Verhältnis von Ether (E) zu Keton (K) in KetaSpire XT, einem echten PEEK-Polymer, verschafft ihm jedoch einen Vorteil bei der chemischen Beständigkeit.
Ein gängiger Anwendungsbereich für diese höher temperaturbeständigen Polymere sind Isolierungen in Bohrlochanschlüssen, wie z.B. in ESPs oder elektrischen Tauchpumpen, die in Bohrlochumgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck eingesetzt werden. Ihre Festigkeit und Steifigkeit bei höheren Temperaturen verhindert eine Verformung durch hydrostatischen Druck in dünnwandigen Schottwanddichtungskomponenten.
Ultem PEI (Polyetherimid) kombiniert beeindruckende elektrische Eigenschaften, Festigkeit und Flexibilität mit Beständigkeit gegen Säuren und Kohlenwasserstoffe und hervorragender hydrolytischer Stabilität. Seine thermischen Eigenschaften umfassen eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 419°F / 215°C.
Als amorphes Thermoplast ist es eher für strukturelle und elektrische Anwendungen vorgesehen als für Lager- und Verschleißteile, für die das Sortiment an kristallinen und teilkristallinen Hochleistungskunststoffen von Drake’s bestimmt ist.
Neben der kundenspezifischen Lieferung von Stangen und Platten in verschiedenen Ultem-PEI-Grades extrudiert Drake Plastics das Produkt „Ultem 2300 Seamless Tube®“ aus einem hochfesten, zu 30 % glasfaserverstärkten PEI-Typ. Die einzigartige nahtlose Konfiguration, die in zahlreichen OD/ID-Kombinationen ab Lager lieferbar ist, bietet eine überragende Festigkeit und Stabilität in Umfangsrichtung unter hohem internen oder externen Druck.
Das „Ultem 2300 PEI Seamless Rohr®“ eliminiert zudem den zusätzlichen Bearbeitungsaufwand und den Materialverlust, die mit dem Aushöhlen der Mitte von Stangen für Bauteile in der Öl- und Gasindustrie – wie Isolatoren, Durchführungen und Drucklager – mit kreisförmiger Konfiguration verbunden sind.